安全模板去钝化

1. 钝化和去钝原理

西门子安全控制器和安全I/O模板是通过ProfiSafe安全通讯来传递数据的，当F模板或通道检测到故障时，对应的通道或模板会切换到相应的安全位置，称之为“钝化”。例如当拨掉安全模板后，故障安全通讯中断，控制器的安全程序将相关的通道置于安全状态，插入安全模板后安全通讯恢复，但是安全模板并不会立即恢复正常，运行进行“去钝化”操作，这需要人为干预，通过程序或者操作员站上点按钮，确认后才能使安全模板正常工作。“钝化”机制是根据ProfiSafe安全规范要求来操作的。

下面是ProfiSafe安全规范关于安全通讯故障后如何恢复的要求：

图4- 1 ProfiSafe安全规范相关要求图

钝化的设计是为了系统运行得更为安全，以满足为苛刻的安全要求条件的应用。

F System的钝化具有如下特点：

• 通道故障，例如断线，只会影响对应的通道钝化。
• 模板故障，例如插拨模板，它会影响整个模板进入钝化状态。
• F_DI 通道在钝化后结果为“0”或为替代值，F_AI通道结果默认为保持最后值，如果设置SUBS_ON为1，那么结果变为SUBS_V替代值。
• 可以手动设置ACK_NEC的值来实现不同的需求，通常需要设置为0，这样通道断线就不需要人工干预了。

图4- 2 去钝化的方式设定

在下列两种情况下，才会触发“去钝化”操作。

• 在CPU重新启动的过程 ，系统会自动进行一次去钝化。
• 当F模板或者通道的故障消除后，通过手动确认或者模板自己恢复到正常的位置, 即为去钝化现象。去钝化的方法是在故障消失后，ACK_REQ的值会变1，这时如果从ACK_REI输入一个脉冲，就可以实现去钝化。
• 注意：如果F模板的故障没有消失，那么无法实现去钝化的操作。

2. CFC里去钝化

由于去钝化是一个安全的功能，因此不能直接从OS操作员站对ACK_REI置位的方法不来实现，例如：简单地把一个DB块的变量转换后接到F_CHANEL块的ACK_REI，然后直接从OS站对这个DB块变量发脉冲。这样做是不安全的，因为没有二次确认，干扰可能会导致命令的岐变。正确的方法要通过安全通讯功能块或者通过F-DI块的输入来实现。常用的去钝化的方法有以下三种，分别介绍如下。

1）CFC里在线修改ACK_REI去钝化

将CFC在线后，将动块ACK_REI引脚的值为1 ，再改为0，实现一个脉冲。

图4- 3 CFC在线手动去钝化

缺点：这种方式如果钝化的通道较多，操作起来非常费时间，而且一旦误操作，造成F数据的非法读写，就会出现F_ShutDown，因此不适合维护人员使用，通常只在做试验时使用。

2)、将钥匙按钮通过DI模板输入进行去钝化操作

对于没有上位机的系统，可以在柜门、操作台上安装相应的指示灯和按钮来实现，将一个CPU程序里F_CH_XX驱动块的ACK_REQ输出“或”后，输出到一个指示灯提示维护人员需要去钝化。维护人员通过一个专用的按钮和F_DI输入到每一个F_CH_XX驱动块的ACK_REI引脚，实现去钝化。为了控制此按钮的操作权限，建议使用带钥匙的按钮。

由于“去钝”按钮所接的安全模板本身也可能会钝化，这样就会影响它的功能，因此，针对这个通道，需要特殊处理如下：

将ACK_REQ的输出反向连到ACK_REI，由于ACK_REQ引脚是标准数据，而ACK_REI为安全数据，所以需要调用一个转换块F_BO_FBO来转换一下，如下图所示：

图4- 4 复位按钮通道的去钝化逻辑

3. 在操作员画面上去钝化

前边介绍的方法需要的组态步骤较多，主要在于F_QUIT没有自己的图标，需要用户自动插入按钮并连接变量，F SYSTEM V6.2提供了一个更加方便的方法，F Library里增加了一个SWC_QOS功能块，用它结合F_SWC_BO、F_SWC_P功能块，可以实现自动编译生成图标和面板，通过二次确认同样可以达到SIL3的安全等级。实现的具体步骤如下：

1)CFC组态去钝化功能块

在CFC里依次插入SWC_QOS、F_SWC_BO和F_SWC_P三个功能块，将F_SWC_P的EN_SWC引脚默认值改为1，并将F_SWC_P的IDENT引脚赋一个有意义的名字，如：“AS01”，在一个项目里有多个SIS控制器，那么不同SIS控制器里的两个F_SWC_P的IDENT值不能重复，各块之间的连线如下图所示：

图4-5插入去钝化功能块

2）编译CFC和OS

编译CFC和OS后，在画面上会自动生成图标，运行后打开的面板如下所示：

图4- 6 SWC_QCS块的图标和面板

3）去钝化的操作步骤

可以用PLC_SIM来仿真通道故障，本例中将ACK_NEC置1，在PLC_SIM中的IW512的值先改为负的大值，例如：“-23524”，这时F_CH_AI的QBAD＝1，接下来将IW512的值改为正常值，这时F_CH_AI的去钝请求引脚“ACK_REQ”＝1，具备去钝化的条件，如下所示：

图4- 7 PLC_SIM仿真模板钝化

在画面上鼠标左键点击SWC_QCS的图标，在面板上点击中间的“true”按钮，面板在检查和安全控制器的通讯正常后“initiate”按钮会变实，这时用鼠标点击“initiate”进行初始化。

图4- 8 SWC_QCS的初始化操作

初始化结束后，从面板上将“Operation was verified and can be actived”复选框激活，然后点击“Confirm”确认按钮，完成整个去钝化的操作，第二步的流程见下图：

图4- 9 SWC_QCS的确认操作

在去钝化操作结束后，F_SWC_BO安全F块会发出一个复位脉冲，对驱动块进行去钝化。复位结束后，F_CH_AI块恢复正常工作，如下所示：

图4- 10 去钝化的结果

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